CN105600898A - 一种净化海水用絮凝剂的制备方法及所制得的絮凝剂 - Google Patents

一种净化海水用絮凝剂的制备方法及所制得的絮凝剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于海水净化处理技术领域，尤其涉及一种净化海水用絮凝剂的制备方法，还涉及一种采用上述方法所制得的絮凝剂。所述净化海水用絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将淀粉、三氯化铁、膨润土和贝壳粉分别粉碎至不同粒径，并分别混合均匀，按照配比称取混合淀粉、半乳甘露聚糖胶、混合膨润土、混合贝壳粉、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、混合三氯化铁；称取纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均后加热使淀粉糊化，并与半乳甘露聚糖胶、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、混合膨润土以及混合贝壳粉搅拌混匀。与现有技术相比，本发明的优点为：通过该制备方法所制得的净化海水用絮凝剂净化效率高、不产生二次污染。

Description

一种净化海水用絮凝剂的制备方法及所制得的絮凝剂
技术领域
本发明属于海水净化处理技术领域，尤其涉及一种净化海水用絮凝剂的制备方法，还涉及一种采用上述方法所制得的絮凝剂。
背景技术
海水中的污染物主要有石油、重金属、有机物、营养盐类等。随着石油开发、船舶运输及石油工业的日益发展，海上溢油事故频繁发生，石油污染给海洋环境和海洋生态系统带来了越来越严重的危害，并能直接或间接的影响着人类的生存和可持续发展。海水利用工程所用海水一般为近岸海水，由于近岸海域污染的不断加剧，近岸海水必须经过净化预处理后才能使用，其预处理效果直接影响着海水利用工程后续流程的运行工况及运行成本。絮凝沉降法是目前普遍采用的水净化处理方法，利用絮凝剂使水中悬浮粒子集聚变大，进而形成絮团并沉降，达到净化水的效果。絮凝沉降法采用的絮凝剂大致可分为无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂三类。现有的絮凝剂在净化海水时，不仅投加量大，产生的沉积物较多而且易对水体造成二次污染，其净化海水的结果也往往不尽如人意。
海水是一个含有多种无机物和有机物的复杂而巨大的溶液体系，海水中胶体的絮凝沉降有其特殊规律。如何选择絮凝剂，是降低海水预处理成本的关键。因此，根据海水的特性，研制出既具有较强的电中和能力和吸附能力、又具备较好的稳定性和安全性、不产生二次污染的絮凝剂，对资源和环境均有着十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一解决上述技术问题，提供一种净化海水用絮凝剂的制备方法，通过该制备方法所制得的净化海水用絮凝剂净化效率高、不产生二次污染。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案，一种净化海水用絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉粉碎至粒径为200目、300目和350目，并将不同粒径的淀粉按比例混合均匀，得混合淀粉；混合淀粉中不同粒径的淀粉质量之比如下，粒径为200目的淀粉：粒径为300目的淀粉：粒径为350目的淀粉等于1∶2～3∶2.5～3；
(2)将三氯化铁粉碎至粒径为300目和400目，并将不同粒径的三氯化铁按比例混合均匀，得混合三氯化铁；混合三氯化铁中不同粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁：粒径为400目的三氯化铁等于1.5～2∶1；
(3)将膨润土粉碎至粒径为200目和300目，并将不同粒径的膨润土按比例混合均匀，得混合膨润土；混合膨润土中不同粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土：粒径为300目的膨润土等于1∶1.5～2；
(4)将贝壳粉粉碎至粒径为150目、200目和300目，并将不同粒径的贝壳粉按比例混合，得混合贝壳粉；混合贝壳粉中不同粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉：粒径为200目的贝壳粉：粒径为300目的贝壳粉等于1∶2～3∶4～5；
(5)称取下列质量份数的各组分：混合淀粉80～100份、半乳甘露聚糖胶20～30份、混合膨润土10～20份、混合贝壳粉10～20份、2～4g/L的海藻酸钠水溶液6～10份、混合三氯化铁8～12份；
(6)称取质量为混合淀粉的2～3倍的纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均；
(7)将步骤(6)所得的混合物在55～65℃的温度下加热并搅拌10～20min，然后自然冷却至室温；
(8)称取质量为混合淀粉的1～1.5倍的纯化水，将称量好的纯化水、半乳甘露聚糖胶、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、步骤(7)所得的混合物、混合膨润土以及混合贝壳粉以400～500rpm的转速搅拌10～20min，即得目标物。
制备方法中，由于比表面积的大小会影响絮凝效果，同一组分在不同粒径时的比表面积不同，絮凝效果也会有差别，因此将淀粉、膨润土、贝壳粉和三氯化铁分别粉碎至不同的粒径，构成了不同比表面积的颗粒组团，有利于发挥各组分的絮凝效果，提高各组分的利用率，其絮凝效果好于单一粒径的絮凝剂。此外，将淀粉、膨润土、贝壳粉和三氯化铁分别粉碎后，能利于将本发明的各组分混合的更加均匀，也有利于发挥各组分之间的相互作用以及各组分的絮凝作用。步骤(6)和(7)中，在淀粉糊化时加入三氯化铁，可提高淀粉糊化的效率、提高淀粉糊化物的絮凝效果，还可使淀粉糊化物与半乳甘露聚糖胶、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、混合膨润土以及混合贝壳粉之间发挥协同絮凝效果，大大提高了絮凝效率。本发明的制备方法简单，原料成本低，使用条件温和，而且本发明的各组分成本低廉、环保无毒、生物降解率高，因此能避免因絮凝剂的使用而对水域造成的二次污染。此外，本发明所制得的絮凝剂的净化效率高，能有效去除海水中的石油，COD去除率和色度去除率均比较高。
优选地，步骤(1)中，各粒径的淀粉的质量之比如下，粒径为200目的淀粉：粒径为300目的淀粉：粒径为350目的淀粉等于1∶2.5∶3。
优选地，步骤(2)中，各粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁：粒径为400目的三氯化铁等于1.5∶1。
优选地，步骤(3)中，各粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土：粒径为300目的膨润土等于1∶1.8。
优选地，步骤(4)中，各粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉：粒径为200目的贝壳粉：粒径为300目的贝壳粉等于1∶2.5∶4.5。
优选地，步骤(5)中，称取的各组分的质量份数为：混合淀粉90份、半乳甘露聚糖胶25份、混合膨润土15份、混合贝壳粉15份、3g/L的海藻酸钠水溶液8份、混合三氯化铁10份。
优选地，步骤(6)中，称取的纯化水的质量为混合淀粉的质量的2.4倍。
优选地，步骤(8)中，称取的纯化水的质量为混合淀粉的质量的1.2倍。
本发明的另一目的是提供一种采用上述净化海水用絮凝剂的制备方法所制得的净化海水用絮凝剂。
所述净化海水用絮凝剂的使用方法如下：每升海水中加入2～8g本发明的净化海水用絮凝剂，以50～100rpm的转速搅拌6～10min，静置10～20min即可得到净化的海水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)由于比表面积的大小会影响絮凝效果，同一组分在不同粒径时的比表面积不同，絮凝效果也会有差别，因此将淀粉、膨润土、贝壳粉和三氯化铁分别粉碎至不同的粒径，构成了不同比表面积的颗粒组团，有利于发挥本发明絮凝剂的各组分的絮凝效果，提高各组分的利用率，其絮凝效果好于单一粒径的絮凝剂。
(2)将淀粉、膨润土、贝壳粉和三氯化铁分别粉碎后，能利于将本发明的各组分混合的更加均匀，也有利于发挥各组分之间的相互作用以及各组分的絮凝作用。
(3)在制备方法的步骤(6)和步骤(7)中，在淀粉糊化时加入三氯化铁，可提高淀粉糊化的效率、提高淀粉糊化物的絮凝效果，还可使淀粉糊化物与半乳甘露聚糖胶、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、混合膨润土以及混合贝壳粉之间发挥协同絮凝效果，大大提高了絮凝效率。
(4)本发明的各组分成本低廉、环保无毒、生物降解率高，避免了因絮凝剂的使用而对水域造成的二次污染。
(5)本发明所制得的絮凝剂的净化效率高，能有效去除海水中的石油，COD去除率和色度去除率均比较高。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种净化海水用絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉粉碎至粒径为200目、300目和350目，并将不同粒径的淀粉按比例混合均匀，得混合淀粉；混合淀粉中不同粒径的淀粉质量之比如下，粒径为200目的淀粉：粒径为300目的淀粉：粒径为350目的淀粉等于1∶2∶3；
(2)将三氯化铁粉碎至粒径为300目和400目，并将不同粒径的三氯化铁按比例混合均匀，得混合三氯化铁；混合三氯化铁中不同粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁：粒径为400目的三氯化铁等于1.5∶1；
(3)将膨润土粉碎至粒径为200目和300目，并将不同粒径的膨润土按比例混合均匀，得混合膨润土；混合膨润土中不同粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土：粒径为300目的膨润土等于1∶2；
(4)将贝壳粉粉碎至粒径为150目、200目和300目，并将不同粒径的贝壳粉按比例混合，得混合贝壳粉；混合贝壳粉中不同粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉：粒径为200目的贝壳粉：粒径为300目的贝壳粉等于1∶2∶4；
(5)称取下列质量份数的各组分：混合淀粉80份、半乳甘露聚糖胶20份、混合膨润土20份、混合贝壳粉10份、2g/L的海藻酸钠水溶液10份、混合三氯化铁8份；
(6)称取质量为混合淀粉的2倍的纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均；
(7)将步骤(6)所得的混合物在55～65℃温度下加热并搅拌10～20min，然后自然冷却至室温；
(8)称取质量为混合淀粉的1倍的纯化水，将称量好的纯化水、半乳甘露聚糖胶、2g/L的海藻酸钠水溶液、步骤(7)所得的混合物、混合膨润土以及混合贝壳粉以400rpm的转速搅拌20min，即得目标物。
采集2013年11月22日黄岛输油管线发生爆炸后胶州湾岸滩受溢油污染的海水，每升海水中加入2g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以50rpm的转速搅拌10min，静置16min，受污染海水的石油去除率97.2％，COD去除率83.5％，色度去除率82.1％；每升海水中加入5g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以60rpm的转速搅拌8min，静置10min，受污染海水的石油去除率98.1％，COD去除率83.9％，色度去除率82.7％；每升海水中加入8g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以100rpm的转速搅拌6min，静置20min，受污染海水的石油去除率99.2％，COD去除率84.3％，色度去除率83.7％。
实施例2
一种净化海水用絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉粉碎至粒径为200目、300目和350目，并将不同粒径的淀粉按比例混合均匀，得混合淀粉；混合淀粉中不同粒径的淀粉质量之比如下，粒径为200目的淀粉：粒径为300目的淀粉：粒径为350目的淀粉等于1∶2.5∶3；
(2)将三氯化铁粉碎至粒径为300目和400目，并将不同粒径的三氯化铁按比例混合均匀，得混合三氯化铁；混合三氯化铁中不同粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁：粒径为400目的三氯化铁等于1.5∶1；
(3)将膨润土粉碎至粒径为200目和300目，并将不同粒径的膨润土按比例混合均匀，得混合膨润土；混合膨润土中不同粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土：粒径为300目的膨润土等于1∶1.8；
(4)将贝壳粉粉碎至粒径为150目、200目和300目，并将不同粒径的贝壳粉按比例混合，得混合贝壳粉；混合贝壳粉中不同粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉：粒径为200目的贝壳粉：粒径为300目的贝壳粉等于1∶2.5∶4.5；
(5)称取下列质量份数的各组分：混合淀粉90份、半乳甘露聚糖胶25份、混合膨润土15份、混合贝壳粉15份、3g/L的海藻酸钠水溶液8份、混合三氯化铁10份；
(6)称取质量为混合淀粉的2.4倍的纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均；
(7)将步骤(6)所得的混合物在55～65℃温度下加热并搅拌10～20min，然后自然冷却至室温；
(8)称取质量为混合淀粉的1.2倍的纯化水，将称量好的纯化水、半乳甘露聚糖胶、3g/L的海藻酸钠水溶液、步骤(7)所得的混合物、混合膨润土以及混合贝壳粉以450rpm的转速搅拌15min，即得目标物。
采集2013年11月22日黄岛输油管线发生爆炸后胶州湾岸滩受溢油污染的海水，每升海水中加入2g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以50rpm的转速搅拌10min，静置15min，受污染海水的石油去除率98.4％，COD去除率84.8％，色度去除率85.3％；每升海水中加入5g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以60rpm的转速搅拌8min，静置10min，受污染海水的石油去除率99.7％，COD去除率86.8％，色度去除率85.9％；每升海水中加入8g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以100rpm的转速搅拌6min，静置20min，受污染海水的石油去除率99.8％，COD去除率86.3％，色度去除率85.2％。
实施例3
一种净化海水用絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉粉碎至粒径为200目、300目和350目，并将不同粒径的淀粉按比例混合均匀，得混合淀粉；混合淀粉中不同粒径的淀粉质量之比如下，粒径为200目的淀粉：粒径为300目的淀粉：粒径为350目的淀粉等于1∶3∶2.5；
(2)将三氯化铁粉碎至粒径为300目和400目，并将不同粒径的三氯化铁按比例混合均匀，得混合三氯化铁；混合三氯化铁中不同粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁：粒径为400目的三氯化铁等于2∶1；
(3)将膨润土粉碎至粒径为200目和300目，并将不同粒径的膨润土按比例混合均匀，得混合膨润土；混合膨润土中不同粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土：粒径为300目的膨润土等于1∶1.5；
(4)将贝壳粉粉碎至粒径为150目、200目和300目，并将不同粒径的贝壳粉按比例混合，得混合贝壳粉；混合贝壳粉中不同粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉：粒径为200目的贝壳粉：粒径为300目的贝壳粉等于1∶3∶5；
(5)称取下列质量份数的各组分：混合淀粉100份、半乳甘露聚糖胶30份、混合膨润土20份、混合贝壳粉20份、4g/L的海藻酸钠水溶液6份、混合三氯化铁12份；
(6)称取质量为混合淀粉的3倍的纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均；
(7)将步骤(6)所得的混合物在55～65℃温度下加热并搅拌10～20min，然后自然冷却至室温；
(8)称取质量为混合淀粉的1.5倍的纯化水，将称量好的纯化水、半乳甘露聚糖胶、4g/L的海藻酸钠水溶液、步骤(7)所得的混合物、混合膨润土以及混合贝壳粉以500rpm的转速搅拌10min，即得目标物。
采集2013年11月22日黄岛输油管线发生爆炸后胶州湾岸滩受溢油污染的海水，每升海水中加入2g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以50rpm的转速搅拌10min，静置12min，受污染海水的石油去除率97.8％，COD去除率83.7％，色度去除率84.6％；每升海水中加入5g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以70rpm的转速搅拌8min，静置20min，受污染海水的石油去除率98.6％，COD去除率85.5％，色度去除率84.8％；每升海水中加入8g采用上述制备方法所制得的净化海水用絮凝剂，以100rpm的转速搅拌6min，静置10min，受污染海水的石油去除率99.2％，COD去除率85.6％，色度去除率84.4％。
综上，实验结果表明，本发明所制得的絮凝剂的净化效率高，能有效去除海水中的石油，而且COD去除率和色度去除率均比较高。此外，本发明的制备方法简单，原料成本低，使用条件温和，环保无毒，生物降解率高，因此能避免因絮凝剂的使用而对水域造成的二次污染。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将淀粉粉碎至粒径为200目、300目和350目，并将不同粒径的淀粉按比例混合均匀，得混合淀粉；混合淀粉中不同粒径的淀粉质量之比如下，粒径为200目的淀粉∶粒径为300目的淀粉∶粒径为350目的淀粉等于1∶2～3∶2.5～3；
(2)将三氯化铁粉碎至粒径为300目和400目，并将不同粒径的三氯化铁按比例混合均匀，得混合三氯化铁；混合三氯化铁中不同粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁∶粒径为400目的三氯化铁等于1.5～2∶1；
(3)将膨润土粉碎至粒径为200目和300目，并将不同粒径的膨润土按比例混合均匀，得混合膨润土；混合膨润土中不同粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土∶粒径为300目的膨润土等于1∶1.5～2；
(4)将贝壳粉粉碎至粒径为150目、200目和300目，并将不同粒径的贝壳粉按比例混合，得混合贝壳粉；混合贝壳粉中不同粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉∶粒径为200目的贝壳粉∶粒径为300目的贝壳粉等于1∶2～3∶4～5；
(5)称取下列质量份数的各组分：混合淀粉80～100份、半乳甘露聚糖胶20～30份、混合膨润土10～20份、混合贝壳粉10～20份、2～4g/L的海藻酸钠水溶液6～10份、混合三氯化铁8～12份；
(6)称取质量为混合淀粉的2～3倍的纯化水，将称量好的纯化水、混合淀粉、混合三氯化铁混均；
(7)将步骤(6)所得的混合物在55～65℃的温度下加热并搅拌10～20min，然后自然冷却至室温；
(8)称取质量为混合淀粉的1～1.5倍的纯化水，将称量好的纯化水、半乳甘露聚糖胶、2～4g/L的海藻酸钠水溶液、步骤(7)所得的混合物、混合膨润土以及混合贝壳粉以400～500rpm的转速搅拌10～20min，即得目标物。
2.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，各粒径的淀粉的质量之比如下，粒径为200目的淀粉∶粒径为300目的淀粉∶粒径为350目的淀粉等于1∶2.5∶3。
3.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，各粒径的三氯化铁质量之比如下，粒径为300目的三氯化铁∶粒径为400目的三氯化铁等于1.5∶1。
4.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，各粒径的膨润土的质量之比如下，粒径为200目的膨润土∶粒径为300目的膨润土等于1∶1.8。
5.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，各粒径的贝壳粉的质量之比如下，粒径为150目的贝壳粉∶粒径为200目的贝壳粉∶粒径为300目的贝壳粉等于1∶2.5∶4.5。
6.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，称取的各组分的质量份数为：混合淀粉90份、半乳甘露聚糖胶25份、混合膨润土15份、混合贝壳粉15份、3g/L的海藻酸钠水溶液8份、混合三氯化铁10份。
7.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，称取的纯化水的质量为混合淀粉的质量的2.4倍。
8.根据权利要求1所述的净化海水用絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(8)中，称取的纯化水的质量为混合淀粉的质量的1.2倍。
9.一种采用权利要求1-8中任一项所述的净化海水用絮凝剂的制备方法所制得的净化海水用絮凝剂。
10.一种权利要求9所述的净化海水用絮凝剂的使用方法：每升海水中加入2～8g本发明的净化海水用絮凝剂，以50～100rpm的转速搅拌6～10min，静置10～20min即可得到净化的海水。
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